路燈車出租公司， 路燈車出租， 路燈車租賃    SMA力學特性實驗研究    基于SMA的形狀記憶特點進行驅動器設計，首先應對所選用的SMA材料進行基本力學特性實驗研究。常溫時SMA絲受力作用微觀上發生應力誘導孿晶馬氏體向非孿晶馬氏體的相位轉化，此過程中低彈性模量導致SMA絲受力作用下產生可回復應變。同根SMA絲中不同馬氏體相在向奧氏體相轉化中表現出的特性也不一致，影響SMA絲中不同馬氏體相含量的因素包括單根絲的拉伸速率、拉伸幅值等，因此需要對SMA絲進行相關力學實驗研究在不同加載條件下合金所表現的力學特性，并與SMA絲有限元仿真結果對比，這對后續利用SMA絲進行驅動器設計分析具有重要的影響。  選用美國DYNALLOY公司生產，直徑150μm、長158mm記憶合金絲進行SMA絲力學特性研究，探究拉伸速率、拉伸幅值對合金絲驅動特性影響。該型號SMA絲馬氏體相轉變初始溫度72℃，馬氏體相轉變終止溫度62℃，奧氏體相轉變初始溫度為88℃，奧氏體相轉變終止溫度98℃。 硬件方面利用微機電控拉伸試驗機進行拉伸試驗，利用試驗機采集軟件對實驗結果進行記錄。對單根SMA絲進行不同拉伸速率實驗以及拉伸幅值實驗，實驗時利用夾具和銅箍對合金絲固定，實驗過程中SMA絲一端固定，另一端隨拉伸試驗機上升或下降。 

 

 

    1 拉伸速率對SMA絲驅動特性的影響： SMA絲內部孿晶馬氏體與非孿晶馬氏體含量對合金絲表現出的力學性能起至關重要的影響，SMA絲拉伸速率的不同直接影響馬氏體絲中兩相體積分數，進而影響SMA絲驅動過程。分別對直徑為150μmSMA絲進行拉伸速率為3mm/min、4mm/min、5mm/min、6mm/min、8mm/min的拉伸實驗，拉伸幅值設定為常溫狀態馬氏體絲長度的6%，需要注意的是，在拉伸卸載后對未經通電加熱的SMA絲進行可回復形變值的測量，實驗過程中利用拉伸機采集軟件對實驗過程中SMA絲的力-位移曲線進行記錄。 不同拉伸速率時SMA絲力-位移曲線結果表明，隨著拉伸機拉伸速率的增加，由馬氏體絲力-位移曲線與坐標軸間的力環呈向外擴展趨勢，初始到達彈性模量轉折點的應變率不斷增加，從3mm/min拉伸速率下0.642%應變處發生轉折增加至8mm/min拉伸速率下0.746%應變處到達轉折點。隨著拉伸速率的不斷增加，到達合金絲平臺期的力逐漸增大，由3mm/min速率時的2.193N增加至8mm/min時的4.011N，而平臺期長度變化呈逐漸減小趨勢，從3mm/min拉伸速率時的3.47%平臺長度減少至8mm/min拉伸速率下1.41%的平臺長度。 不同拉伸速率后可恢復殘余應變：在拉伸幅值相同的情況下，SMA的可回復形變值隨著拉伸速率整體呈上升趨勢，由3mm/min拉伸速率下4.16%的卸載后可回復形變增加至8mm/min拉伸速率下5.54%的可回復形變。可回復形變值決定了SMA驅動器設計的最大驅動行程，根據不同速率拉伸實驗可知，SMA絲的可回復形變隨拉伸速率的增加而增加，適當提高合金絲的拉伸速率有利于增加驅動器的驅動行程。 

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    2 拉伸幅值對SMA絲驅動特性的影響： 相較于普通金屬延展性差、應變率小的特性，形狀記憶合金材料最大可回復應變達8%，這是常規金屬材料不可實現的。對SMA絲施加外力作用卸載后，合金絲由于自身特性產生小幅收縮，但仍存在較大比例的殘留應變。SMA絲在常溫馬氏體相時表現為較小的彈性模量，在施加合適激勵時發生相位轉變為高溫奧氏體，以此產生驅動位移。而此過程中產生的驅動位移與實際SMA絲預拉伸的長度息息相關，為研究拉伸幅值對SMA絲驅動特性的影響，對室溫時拉伸前長度168mm的SMA絲設定施加不同拉伸幅值的作用。對SMA絲在4mm/min加載速率下進行幅值為2%、3%、4%、5%、6%的拉伸實驗。 從室溫時不同拉伸幅值時SMA絲的力-位移曲線可知，SMA絲到達力平臺期的應變值基本保持不變。當拉伸幅值小于等于4%時，合金絲在首次達到彈性模量轉角后，全過程均處于力平臺期。當拉伸幅值大于4%時，SMA絲在平臺期結束后內部應力迅速增加，合金絲的彈性模量從平臺期的2.254GPa轉變為平臺期結束后的19.857GPa。 在對合金絲卸載后，合金絲產生較小回復量，整理實驗數據得到不同拉伸幅值實驗后合金絲的可恢復殘余應變值。隨著施加在SMA絲上的拉伸幅值量的增加，卸載后合金絲的可恢復殘余應變值不斷增加。SMA絲在不受外界因素影響時自身應變恢復效果較弱，可利用剩余的殘余應變進行驅動器設計。 將不同拉伸幅值時SMA絲力-位移曲線與有限元仿真結果對比，實驗過程中SMA絲在拉伸幅值2%、4%時與有限元仿真結果具有較高吻合度，且表現出的變化趨勢相同。而當拉伸幅值大于4%時，與有限元仿真趨勢不同的是，實驗結果中合金絲力突破平臺期后迅速增大。導致這一差異的主要原因在于，仿真過程中未定義拉伸速率，而在拉伸實驗中設定拉伸速率為4mm/min，拉伸速率的差異對平臺期長度存在較大影響。當拉伸幅值小于等于4%時，仿真曲線與實驗相近，表明在此拉伸范圍內有限元模型的準確性與可行性，為后續利用SMA絲力學特性曲線推導力學模型提供理論基礎。

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